纳米材料的制备方法.ppt

第五章
纳米材料的制备方法
零维纳米材料(纳米粒子)制备方法
一维纳米材料(纳米管、线、带等)制备方法
二维纳米材料(二维超薄膜)制备方法
纳米固体(纳米晶)材料制备方法
纳米结构的制备方法
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纳米材料的主要形式
纳米粒子
纳米线
纳米带
纳米膜
纳米管
纳米固体材料
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各种纳米结构
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加工方法
“自上而下(Top-Down)”:是指通过微加工或固态技术,不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
“自下而上(Bottom-Up)”:是指以原子、分子为基本单元,根据人们的意愿进行设计和组装,从而构筑成具有特定功能的产品,主要是利用化学和生物学技术。
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§1. 纳米粒子制备方法
纳米粒子合成概述
自然界中的纳米粒子——尘埃、烟20世纪初人们已开始用蒸发法制备金属及其氧化物的纳米粒子。
20世纪中期人们探索机械粉碎法使物质粒子细化(极限为数微米)。
。
多种化学方法(表面活性剂的应用)和物理方法的开发。
近十年来各种高技术,如激光技术、等离子体技术等的应用,使得制备粒度均匀、高纯、超细、分散性好的纳米粒子成为可能,但问题是如何规模化。
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纳米粒子制备方法分类
纳米粒子制备方法
物理法
化学法
其他方法
粉碎法
构筑法
气相反应法
液相反应法
湿式粉碎法
干式粉碎法
气体蒸发法
活化氢-熔融金属反应法
溅射法
真空沉积法
加热蒸发法
混合等离子体法
气相分解法
气相合成法
气-固反应法
沉淀法
水热法
溶胶-凝胶法
氧化还原法
冻结干燥法
喷雾法
共沉淀法
化合物沉淀法
水解沉淀法
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纳米粒子合成的物理方法
真空冷凝法    用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体,然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控,但技术设备要求高。
物理粉碎法   通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。
机械球磨法   采用球磨方法,控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。
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纳米粒子合成的物理方法
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粉碎法
“粉碎”一词是指块体物料粒子由大变小过程的总称,它包括“破碎”和“粉磨”。前者是由大料块变成小料块的过程,后者是由小料块变成粉末的过程。粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。当粉碎力足够大时,力的作用又很迅猛,物料块或粒子之间瞬间产生的引力大大超过了物料的机械强度。因而物料发生了破碎。粉碎作用力的类型主要有如右图所示几种。可见物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。主要由湿法粉碎和干法粉
粉碎作用力的作用形式
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粉碎法
一般的粉碎作用力都是几种力的组合,如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合;雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合;气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合,等等。
物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变化,主要表现在:
1、粒子结构变化,如表面结构自发的重组,形成非晶态结构或重结晶。
2、粒子表面的物理化学性质变化,如电性、吸附、分散与团聚等性质。
3、受反复应力使局部发生化学反应,导致物料中化学组成发生变化。
几种典型的粉碎技术:球磨、振动球磨、振动磨、搅拌磨、胶体磨、纳米气流粉碎气流磨
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